第九讲 压强概念深度建构与迁移应用-固体与液体压强专题复习

第九讲压强概念深度建构与迁移应用——固体与液体压强专题复习一、教学内容分析  本节课隶属于初中物理（九年级）力学模块的核心专题复习，其内容直接对应《义务教育物理课程标准（2022年版）》中“运动和相互作用”主题下的核心概念。课标要求，学生需“通过实验，理解压强”，并“知道增大和减小压强的方法”，同时“探究并了解液体压强与哪些因素有关”。这不仅是知识点的罗列，更蕴含了“通过实验认识规律”的科学探究路径与“模型建构”的学科思维方法。从知识图谱看，“压强”概念是连接力与压力作用效果的枢纽，上承“力”、“受力分析”，下启“大气压强”、“流体压强”，是构建完整力学认知网络的关键节点。本次复习需超越初次学习时的片段化认知，着力于概念的内涵辨析、公式的适用条件理解以及固体、液体压强产生机理与特点的对比建构，引导学生从“知其然”迈向“知其所以然”，并能在复杂真实情境中迁移应用。素养层面，本课是培育“科学思维”（特别是模型建构、科学推理）和“科学探究”能力的绝佳载体，通过对“压力与重力的关系”、“p=ρgh的深度内涵”等难点的突破，锤炼学生基于证据的论证能力与质疑创新精神。  学情研判是有效复习的起点。经过新课学习，学生已具备压强公式（p=F/S，p=ρgh）的初步记忆，并能解决基础直叙型问题。然而，常见的认知障碍包括：混淆“压力”与“重力”，尤其在分析非水平面上面固体压力时；对液体压强公式p=ρgh中“h”的理解停留在“高度”而非“深度”，即从液面竖直向下到研究点的距离；难以灵活运用固体压强（先压力F后压强p）与液体压强（先压强p后压力F）的分析逻辑顺序。此外，学生知识呈现碎片化，缺乏在综合情境下（如规则容器盛放液体对容器底部的压力压强问题）的系统分析能力。因此，教学策略上，需通过“前测”精准定位误区，设计对比性实验与阶梯式问题链，引导学生在辨析中自主建构，并为不同思维层级的学生搭建差异化“脚手架”：为基础薄弱者提供分析流程图和关键步骤提示；为学优生设置开放性的情境设计与论证挑战。二、教学目标  知识目标：学生能精准复述压强的定义、公式及单位，并清晰阐释其物理意义；能系统辨析固体压强与液体压强在产生原因、特点、计算公式及分析逻辑上的本质差异；能在具体情境中准确判断压力与重力的关系，以及正确确定液体深度h。  能力目标：学生能够运用控制变量法设计简易实验，定性探究影响压力作用效果或液体压强的因素；能够熟练、规范地运用压强公式进行分层计算；具备将实际问题抽象为物理模型（如柱体模型）的能力，并能进行分步、逻辑严谨的综合分析与推理论证。  情感态度与价值观目标：在小组合作探究与问题辩论中，学生能养成尊重证据、严谨务实的科学态度，并乐于分享见解、倾听他人；通过对“载重汽车多轮”、“水库大坝”等实例的分析，体会物理学对技术应用与社会发展的推动作用，增强社会责任感。  科学思维目标：重点发展“模型建构”与“科学推理”思维。通过将多样化的固体承压问题抽象为“柱体模型”，将液体压强问题抽象为“液柱模型”，学生能领悟模型的简化思想。通过设计“为何深海潜水需特殊装备？”等推理链条，锻炼基于规律的演绎推理能力。  评价与元认知目标：学生能够运用教师提供的“压强分析思维导图”作为工具，在解题后进行自我检查与流程复盘；能够在小组互评中，依据“论证是否基于公式与条件”等标准，对同伴的问题解决方案进行简要评价，并反思自身思路的优劣。三、教学重点与难点  教学重点在于固体压强公式p=F/S中压力F的确定（特别是与重力的关系辨析），以及液体压强公式p=ρgh的深度理解与灵活应用。其确立依据源于课标对“理解”层级的要求及中考命题趋势：压强是中考力学综合题的必考和高频考点，命题常通过创设非典型情境（如倾斜面、不规则容器）来考察学生对公式适用条件和物理本质的把握，区分度显著。掌握这两个核心公式的“灵魂”而非“形骸”，是构建压强知识体系、实现能力迁移的基石。  教学难点预计为学生普遍存在的两个思维节点：一是对“液体对容器底部的压力不一定等于液体重力”这一结论的深度理解与定量分析；二是在固体、液体压强共存的复合情境（如开口容器装有液体置于水平面）中，有条理、分步骤地进行压力和压强的综合分析。难点成因在于，前者需要克服“液体具有流动性”带来的前概念干扰，建立“压力是弹力”的本质认识；后者则需要学生清晰地切换固体与液体的分析模型，并理清受力对象与顺序，思维链条长、综合性强。突破方向在于借助实验直观呈现“压力不等于重力”的现象，并通过程序化分析流程图（“对象—模型—公式—计算”）搭建思维阶梯。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式课件（内含对比动画、典型例题、思维导图框架）；实物投影仪。1.2实验器材：压力小桌、海绵、重物；液体压强计、盛水的大烧杯、矿泉水瓶（侧壁扎有不同高度小孔）。1.3学习资料：分层学习任务单（含前测、课堂探究记录、分层练习题）；“压强分析流程图”卡片。2.学生准备2.1知识准备：自主复习压力、压强及液体压强的基本概念与公式，完成预习思考题（如：列举3个增大和减小压强的实例）。2.2物品准备：笔记本、刻度尺、计算器。3.环境准备3.1座位安排：学生按4人异质小组就坐，便于合作探究与讨论。3.2板书规划：左侧主板书呈现核心知识结构与对比表格，右侧副板书用于呈现学生生成性观点与典型解题思路。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与认知冲突：（展示图片：蝉尖锐的口器刺入树皮；重型卡车上装有众多宽大的轮胎；深海潜水器的厚实外壳）同学们，我们先来看一组图片。“大家有没有思考过，为什么如此尖锐、细小的蝉的口器能轻松刺破坚硬的树皮，而笨重无比的卡车却需要换上宽大的轮胎来防止下陷？又为什么潜水器下潜得越深，它的外壳就必须造得越坚固？”2.核心问题提出：这些看似迥异的现象背后，其实都隐藏着同一个物理“指挥官”——压强。今天，我们就对压强来一次深入的“复盘”与“升级”。我们的核心问题是：如何系统地理解和应用固体与液体压强的知识，去分析并解决这些复杂的实际问题？3.路径明晰与旧知唤醒：我们将沿着“概念辨析→规律探究→综合应用”的路线展开。首先，请大家快速回想：压强的定义是什么？它的计算公式如何表达？（稍作停顿，让学生低声回忆）好，我们通过一个快速小测验，来看看大家的“压强概念”地基打得牢不牢。第二、新授环节任务一：压力与压强概念再澄清教师活动：首先通过前测题（如：画出斜面上物体对斜面的压力；比较同一长方体不同放置时对地面压强大小），利用实物投影快速展示几种典型答案，引发讨论。然后提问：“压力就是重力吗？什么情况下它们大小相等？”引导学生回归压力定义（垂直作用在物体表面上的力），强调其“方向垂直于接触面”和“施力物体”这两个关键属性。接着，演示压力小桌实验：同一小桌，正放与倒放在海绵上，效果不同。“看，压力相同，作用效果却不同，这说明了什么？”引出压强是表示压力作用效果的物理量。最后，引导学生共同复述压强定义式p=F/S及单位，并强调S是“受力面积”——两物体实际接触的面积。学生活动：独立完成前测题；观察同伴答案与教师演示，参与辨析讨论；修正自己的错误理解；跟随教师引导，准确复述核心概念。即时评价标准：1.能否在前测中正确画出压力的方向。2.讨论时，能否清晰说出压力与重力至少一个区别。3.是否能从实验现象中准确归纳出影响压力作用效果的因素。形成知识、思维、方法清单：★压力：垂直作用于物体表面的力，方向垂直于接触面指向被压物体，性质为弹力。★压力与重力：仅当物体静止于水平面且仅受重力与支持力时，F压=G。★压强（p）：表示压力作用效果的物理量。定义式：p=F/S。单位：帕斯卡（Pa）。★理解p=F/S：当F一定，S越小，p越大（效果显著）；S一定，F越大，p越大。任务二：固体压强分析模型建构教师活动：提出进阶问题：“对于一个放在水平地面上的规则柱体（如长方体、圆柱），它对地面的压强，除了用p=F/S，还能怎么计算？”引导学生推导p=ρgh。“这个公式告诉我们什么？”强调此公式仅适用于密度均匀、形状规则的柱状固体水平放置的情况。这是将固体抽象为“柱体模型”的体现。接着，展示非柱体、非水平面放置等情境，“这时候，我们的通用‘法宝’是什么？”——依然是p=F/S，核心在于正确求出压力F和受力面积S。提供“固体压强分析流程图”：确定研究对象→分析压力F（画受力分析图）→确定受力面积S→选用公式计算。学生活动：跟随教师引导，参与公式p=ρgh的推导过程。理解模型成立的条件。在教师提供的多样化情境图中，运用分析流程图进行口头分析练习。即时评价标准：1.能否准确说出p=ρgh的适用条件。2.在分析非规则物体时，能否坚持使用“确定F与S”的基本分析路径，而不是生搬硬套公式。形成知识、思维、方法清单：★固体压强通用式：p=F/S。★柱体模型特例：规则柱体固体水平放置时，p=F/S=G/S=mg/S=ρVg/S=ρShg/S=ρgh。★模型思想：将实际问题中的物体抽象为“柱体”，是物理学中简化问题的常用方法。▲易错提醒：受力面积S是接触面积，不是物体底面积！计算时单位要统一为国际单位。任务三：液体压强特点实验再探究教师活动：“说完了固体，我们来看看‘流动性’的液体。液体压强的特点，还记得吗？我们通过实验来唤醒记忆。”首先，使用液体压强计，演示同一深度，压强计橡皮膜朝向不同方向，U形管高度差不变。“这说明什么？——液体内部同一深度向各个方向压强相等。”然后，缓缓下探探头，观察高度差增大，“这又说明？——深度增加，压强增大。”最后，换用不同密度的液体（如浓盐水），在同一深度进行比较。“结论是？——深度相同时，密度越大，压强越大。”好，那么如何定量计算呢？引出公式p=ρ液gh。这里要重点敲黑板了：“h是什么？是从哪儿到哪儿的距离？”展示几种奇形怪状的容器，让学生上台指出其中A、B两点的深度h分别是多少。反复强调：深度h，是从液体的自由面（与空气接触的面）竖直向下到研究点的距离。学生活动：观察实验现象，抢答归纳液体压强特点。积极参与“指认深度h”的活动，通过纠错加深理解。齐声复述公式及其中每个物理量的含义。即时评价标准：1.能否根据实验现象准确概括液体压强的三个特点。2.能否在复杂容器示意图中，快速、正确地指出或计算出指定点的深度h。形成知识、思维、方法清单：★液体压强特点：同一深度，各方向压强相等；深度增大，压强增大；密度增大，压强增大。★液体压强公式：p=ρ液gh。★★深度（h）：从液面竖直向下到研究点的距离，是决定性因素，与容器形状、粗细无关。▲公式理解：p=ρgh由液体自身特性（ρ）和位置（h）决定，与液体多少、容器形状无关。任务四：液体压力与重力的关系辨析（难点突破）教师活动：这是攻克难点的关键环节。取一个侧壁扎孔、未拧紧瓶盖的矿泉水瓶，向其中加水至一定高度，水从小孔射出。提问：“水对侧壁有压强吗？有压力吗？这个压力来自哪部分水？”引导学生思考液体对容器侧壁也有压力。接着，展示三种典型容器（柱形、口大底小、口小底大）盛满同种液体至相同深度。“这三个容器底部受到的液体压强，哪个大？”（学生易答：一样大，因为p=ρgh相同）。追问：“那底部受到的压力呢？也相同吗？”引发猜想。然后引导学生计算：F=pS底=ρghS底。由于h同，但S底不同，所以F不同。那么，这个F与容器内液体的总重力G液是什么关系呢？通过比较ρghS底与ρgV液，可以直观看出：对于柱形容器，F=G液；口大底小容器，F<G液；口小底大容器，F>G液。用“液柱模型”解释：底部受到的压力，等于以底部面积为底、以深度为高的那个“液柱”的重力。“所以，我们可以说‘液体压力等于重力’吗？——必须加上条件！”学生活动：观察“扎孔水瓶”实验，理解液体对侧壁有压力。参与教师引导的猜想与计算推导。通过对比公式，深刻理解F=pS底与G液=ρgV液在非柱形容器中的差异。理解“液柱模型”的阐释。即时评价标准：1.能否理解液体压力不一定等于液体重力。2.能否说出在哪种特殊形状的容器中，二者恰好相等。形成知识、思维、方法清单：★★液体对容器底的压力（F）：F=pS底=ρ液ghS底。★★F与G液的关系：F=ρ液ghS底，G液=ρ液gV液。比较hS底与V液：柱形容器，hS底=V液，F=G液；口大底小，hS底<V液，FG液。★液柱模型：液体对底面压力，可等效于底面上方垂直液柱的重力。▲核心思维：计算液体压力，必须先压强（p=ρgh），后压力（F=pS）。任务五：固体、液体压强综合问题分析逻辑建立教师活动：呈现一个复合情境：一个盛有水的不规则容器静止在水平桌面上。抛出问题链：“①水对容器底部的压强和压力如何计算？②容器对桌面的压力是什么？压强又如何计算？”引导学生对比分析。明确区分两类问题：“液体压力压强”——研究对象是液体，先由p=ρgh求压强，再由F=pS求压力；“固体压力压强”——研究对象是容器（整体），先由F=G总（容器+液体）求压力，再由p=F/S求压强。用不同颜色的框图在黑板上清晰呈现两条分析路径。然后，改变条件，如将容器倾斜、或向其中加入一个木块，让学生尝试分析路径是否变化。“无论情境怎么变，我们的分析‘宪法’不能变：先确定研究对象，再判断属于哪类模型，最后选用正确的公式和逻辑顺序。”学生活动：跟随教师的问题链，思考并回答。在教师板书的对比框图辅助下，理清两条极易混淆的分析逻辑线。参与变式情境的讨论，巩固分析思路。即时评价标准：1.能否清晰区分“液体对容器底”和“容器对桌面”两类问题的研究对象。2.能否准确说出两类问题各自的分析步骤与公式应用顺序。形成知识、思维、方法清单：★★★综合分析逻辑：这是本节课思维能力的最高集成。对于液体：先压强（p=ρgh），后压力（F=pS）。对于固体（整体）：先压力（F=G总），后压强（p=F/S）。★解题关键第一步：审题时务必圈出研究对象（“谁对谁”）。▲避免思维定势：切勿看到“压强”就盲目代入某一个公式，必须分析物理过程。第三、当堂巩固训练  训练采取分层递进方式，所有题目整合于学习任务单上。1.基础层（全体必做，约5分钟）：①画出指定物体（如斜面上的木块）对接触面的压力示意图。②直接应用p=F/S或p=ρgh进行单步计算（明确条件）。③判断关于压力、压强的说法的正误。2.综合层（大多数学生完成，约8分钟）：①规则固体（如正方体）不同放置时对地面压强的比较与计算。②计算不规则容器中液体对底部某点的压强和压力。③简单复合情境：计算置于水平桌面的容器（已知容器重、液体）对桌面的压强。3.挑战层（学有余力选做，提供思路点拨）：①开放设计：如何测量一个不规则小石块对桌面的压强？需要哪些器材？写出步骤和公式。②推理论证：为什么连通器内装入同种液体静止时液面总相平？请用液体压强知识解释。反馈机制：学生完成后，小组内交换任务单进行互评，重点对照“分析流程图”检查步骤是否完整。教师巡视，收集共性疑问。随后投影展示一份具有代表性的解答（含正确与典型错误），组织学生进行“诊断式”讲评。“大家看这份答案，第二步直接用了F=G，这里妥当吗？为什么？”通过集体纠错，深化认知。第四、课堂小结  引导学生进行自主总结。“请同学们不要看书，尝试用关键词或简易图示，在本子上画出今天复习的‘压强知识地图’。”请12位学生上台分享他们的构图。教师在此基础上，呈现完整的结构化板书（对比表格），强调固体与液体压强的“同”与“不同”。“今天我们最重要的收获，不仅是公式，更是分析问题的‘道’——对象清晰、模型对应、逻辑有序。”  作业布置：必做作业：1.整理课堂笔记，完善“压强分析思维导图”。2.完成练习册上关于固体、液体压强的基础应用部分题目。选做作业：1.寻找生活中与压强相关的三个现象，并用所学知识进行解释（可拍照或绘图说明）。2.思考：如果我们要设计一个能够承受更大压强的深海探测器的观察窗，从形状和材料上，可以考虑哪些因素？（下节课我们将学习材料力学相关初步知识）。六、作业设计基础性作业（必做）：1.概念梳理：绘制一张对比表格，从产生原因、特点、计算公式、计算逻辑顺序等方面，系统比较固体压强与液体压强。2.巩固计算：完成教材或配套练习册中5道关于固体压强（涉及非水平面压力分析）和5道关于液体压强（涉及深度判断与不规则容器）的基础计算题。3.错题整理：回顾本节课前测或练习中的错题，分析错误原因（是概念混淆、公式误用还是分析逻辑错误），并写出正确解答过程。拓展性作业（建议大部分学生完成）：1.情境应用题：查阅资料或观察生活，解释以下现象：（1）为什么宽大的滑雪板不易陷入雪中？（2）为什么水库大坝要设计成上窄下宽的梯形？（3）护士打针时，为什么将药液吸入针管是利用了大气压，而将药液注入血管是利用了液体压强？2.微型项目：“设计一张能够承受一定重物的纸桥”。要求：仅使用一张A4纸和少量胶水，设计桥面结构，使其能跨过20cm的间隙，并承受尽可能多的硬币（如1元硬币）。思考并简要说明你的设计主要运用了增大还是减小压强的原理。探究性/创造性作业（选做）：1.家庭小实验探究：利用家中的透明塑料袋、细绳、水盆等，设计一个简易实验，直观演示“液体内部同一深度向各个方向压强相等”。录制短视频（不超过1分钟）并配以解说。2.跨学科研究小报告：以“压强在生命科学中的应用”为主题，进行资料搜集。例如：研究啄木鸟的喙部结构与减震抗压能力；或探究深海鱼类的身体结构如何适应高压环境。撰写一篇300字左右的小报告。七、本节知识清单及拓展★1.压力（F）：垂直作用于物体表面并指向被压物体的力。方向始终垂直于接触面，是弹力。作图时必须注意作用点和方向。教学提示：多问“谁压谁？”，并用“垂直箭头”辅助判断。★2.压力与重力的关系：压力大小不一定等于重力。只有当物体孤立静止在水平面上，且只受重力和支持力时，二者大小相等。常见误区：认为“压力总是等于重力”，忽略方向差异与多力情况。★3.压强（p）：表示压力作用效果的物理量。定义式p=F/S，国际单位帕斯卡（Pa）。核心理解：比值定义法，p由F和S共同决定，描述压力的“密集程度”。★4.固体压强通用分析法：对于任何固体压强问题，核心是确定压力F和受力面积S，然后应用p=F/S。思维步骤：确定研究对象→分析受力求F（常需画图）→找准接触面积S→代入计算。★★5.规则柱体固体压强特例：形状规则、密度均匀的柱体（长方体、圆柱等），水平放置时，对支持面的压强可用p=ρ固gh计算，其中h为柱体高度。适用条件极为严格，是模型化思想的体现。★★6.液体压强特点：(1)同一深度，向各个方向压强相等；(2)深度增大，压强增大；(3)密度增大，压强增大。可通过压强计实验探究。★★★7.液体压强公式：p=ρ液gh。其中h为深度，是从液体的自由液面竖直向下到研究点的距离。深度理解是重中之重，与容器形状、倾斜无关。★★★8.深度（h）与高度（H）的辨析：容器底部的深度，是从液面到容器底的竖直距离；容器底的高度，是从容器底到容器底的参考面（如桌面）的竖直距离。二者常被混淆。★★★9.液体对容器底部的压力（F）：F=pS底=ρ液ghS底。关键思维：必须先利用p=ρgh求出该点处的压强，再乘以底面积。★★★10.液体压力与液体重力的关系：这是难点。F=ρ液ghS底，G液=ρ液gV液。二者只有在柱形容器（S底h=V液）中才相等。口大底小容器，F<G液；口小底大容器，F>G液。切勿记结论，要理解推导。★11.连通器原理：上端开口、下端连通的容器叫连通器。当装入同种液体且液体静止时，各容器中的液面保持相平。原理本质：液体压强平衡（同种液体，同一水平面压强相等）。★★12.液体压强的传递——帕斯卡原理：加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个方向传递。这是液压机（千斤顶）的工作原理。注意：传递的是“压强”，不是压力。▲13.求固体对桌面压强的分析逻辑（复合情境）：研究对象是容器（及其内部所有物体）整体。压力F=G总（容器重+液体重+内部物体重…），压强p=F/S桌（S桌是容器与桌面的接触面积）。▲14.求液体对容器底压强的分析逻辑：研究对象是液体。压强p=ρ液gh，压力F=pS底。两条逻辑线必须严格区分，是解决综合题的关键。▲15.模型思想的应用：“柱体模型”（求规则固体压强）和“液柱模型”（理解液体对底的压力）是简化复杂问题的有力工具。体会物理学的简洁之美。八、教学反思  （一）教学目标达成度分析本节复习课预设的知识与能力目标基本达成。通过前测与当堂巩固训练的反馈，约85%的学生能清晰区分压力与重力，并能正确计算典型情境下的固体与液体压强。在综合层练习中，约70%的学生能遵循正确的分析逻辑解决复合问题，表明模型建构与分析逻辑的目标得到初步落实。情感目标在小组实验探究与现象解释环节体现较好，学生展现出较高的参与热情。然而，挑战层作业的完成情况显示，仅约20%的学生能进行完整的设计与论证，说明高阶思维目标的培养仍需在后续复习中持续渗透和提供更多支架。  （二）核心教学环节的有效性评估1.导入环节：以对比强烈的图片和问题链开场，成功激发了学生的认知冲突与复习兴趣，“为什么”的提问直指核心，效果显著。2.任务二（固体模型）与任务四（液体压